張春光

（中航鋰電（洛陽）有限公司，河南 洛陽 471000）

1 鋰動力電池FPC的組成和特性

在“碳中和”背景下，電動汽車發(fā)展如火如荼。由于鋰動力電池是電動汽車“三電”的重要組成部分，各大電池廠商加大了相應的市場布局和研發(fā)力度。為了提高鋰動力電池的空間利用率，并實時反饋溫度和電壓，在鋰動力電池的FPC（柔性電路板）采集板上主要集成了NTC（負溫度系數(shù)熱敏電阻）和FUSE（保險絲）。鋰動力電池FPC采集板主要是由NTC、FUSE、鎳片和FPC接口組成的電路板。隨著鋰動力電池的迅速發(fā)展和規(guī)模日益增強，采用FPC取代采樣線束是大勢所趨。FPC獨具質輕超薄，柔軟性強，空間利用率高的優(yōu)點，既便于集成化、自動化生產，又可實現(xiàn)布局規(guī)整、結構合理[1]。

2 鋰動力電池FPC的電氣圖和工作原理

鎳片和FPC接口是鋰動力電池FPC采集板兩個重要接口。鎳片是電池母排與PFC采集板的橋梁。FPC接口是PFC采集板的窗口，實現(xiàn)與設備連接。采用激光焊將鎳片焊接到鋰動力電池的母排上，實現(xiàn)對鋰動力電池溫度和電壓的實時監(jiān)控。每個鎳片通過導線、FUSE及FPC接口Pin針一一對應。每相鄰的鎳片之間實現(xiàn)對單串電池電壓的采集。圖1為采集8串鋰動力電池的FPC采集板的電氣圖。開啟測試設備，將測試設備插頭插接到FPC接口，可以測到鋰動力電池的每一串電壓。例如：用萬用表或者其他設備量測V1和V2鎳片對應FPC接口Pin針可測到單串電壓；量測GND和PWR鎳片對應FPC接口Pin針可測到鋰動力電池的總電壓。

3 FUSE熔斷問題

NTC、FUSE、鎳片和FPC接口是鋰動力電池FPC采集板的主要構件。其中，F(xiàn)USE是測試過程中最脆弱的構件。FUSE熔斷會導致FPC采集板無法反饋鋰動力電池的電壓[2]。FUSE的額定工作電流通常都在幾百毫安，而且FUSE的電阻值在0.2Ω左右。FUSE熔斷電流在5A左右，熔斷時間是毫秒甚至微秒級別。在測試過程中，如果設備故障或者人為誤操作引發(fā)短路，那么FUSE的工作電流是額定工作電流的幾十倍甚至上百倍。FUSE會瞬間熔斷，導致鋰動力電池報廢。一旦FUSE熔斷，基本上無法修復或者修復成本比較高，就導致動力電池模組報廢，給生產企業(yè)帶來額外的經濟損失。

4 測試線束串接電阻

為了降低或者杜絕在測試過程中由測試設備故障或者人為誤操作導致保險絲熔斷現(xiàn)象，在測試線束的每一條測試電壓的線路上串入電阻，在測試回路中起動限流作用，將短路電流降到了毫安級別，防止因短路故障導致FPC板的保險絲熔斷[3]。因為NTC具有阻值與溫度呈負相關的特性，所以在測試阻值（溫度）的每一條線路上不串聯(lián)任何電阻的測試線束，否則會影響阻值（溫度）測試的準確性[4]。串入電阻測試線束見圖2。

因為測試線束中串入電阻會帶來一定的壓降，所以需要采取修正測試設備參數(shù)進行補償。這樣既可以保證鋰動力電池電壓數(shù)據(jù)的準確性，又可以通過在測試線束中串入電阻進行限流，保障了FPC采集板FUSE不會由于短路產生沖擊電流而發(fā)生熔斷。

5 測試和驗證結果

測試線束間串接2 kΩ色環(huán)電阻限流，而在測試溫度（阻值）回路不串接電阻。經測試，串入電阻2 kΩ產生了約6.7 mV的壓降。對測試設備參數(shù)進行修正補償后，壓降在幾十微伏上下波動。測試設備的測試結果通常保留至萬分位。為了保證測試結果的嚴謹性和科學性，使測試設備將測試結果保留至小數(shù)點后五位即保留至十萬分位。串入2kΩ電阻后的和設備補償后測試結果見圖3和圖4。

6 結論

采用在測試回路中串入電阻的方法，不影響鋰動力電池電壓測試數(shù)據(jù)的準確性。由于電阻限流，即使短路，回路電流仍在FUSE額定工作電流范圍內，保障了FPC采集板FUSE不會因短路產生沖擊電流而熔斷。

經在產線上測試和驗證，串接電阻的方法具備保護FPC采集板的FUSE功能。這種方法解決了鋰動力電池在測試過程中因設備故障或者人為誤操作引起的短路導致FUSE熔斷問題，大大減少了鋰動力電池的維修或者報廢，給生產企業(yè)節(jié)省了人力、物力和財力等成本，提升產品了合格率，帶來的直接經濟效益及潛在社會效益非?？捎^。